DE19654791A1 - Semiconductor component manufacturing method for film and substrate separation - Google Patents
Semiconductor component manufacturing method for film and substrate separationInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, und betrifft insbesondere ein Verfahren zum Trennen eines Halbleiterfilms und eines Substrats voneinander.The present invention relates to a method and a Device for manufacturing a semiconductor device, and relates in particular to a method for separating a Semiconductor film and a substrate from each other.
Fig. 10 zeigt ein konventionelles Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, und insbesondere ein Verfahren zum Trennen eines Halbleiterfilms und eines Substrats voneinander. Das Verfahren wurde in der japanischen Patentanmeldung Nr. 6-162452 beschrieben. In Fig. 10 bezeichnet das Bezugszeichen 100 einen Halbleiterfilm, 120 eine Trennschicht, 140 ein Substrat, und 110 ein Durchgangsloch, welches bis zur Trennschicht 120 reicht. Das Bezugszeichen 130 bezeichnet ein Ätzmittel, und 130B bezeichnet Wasser. Fig. 10 shows a conventional method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly a method for separating a semiconductor film and a substrate each other. The method has been described in Japanese Patent Application No. 6-162452. In FIG. 10, reference numeral 100 denotes a semiconductor film, 120 a separation layer, 140 a substrate, and 110 a through hole which extends to the separation layer 120 . Numeral 130 denotes an etchant, and 130 B denotes water.
Nunmehr wird ein Verfahren zum Trennen des Halbleiterfilms
und des Substrats voneinander geschildert. Das Substrat 140
besteht aus Silizium, beispielsweise in Form eines
Einkristall-Siliziumwafer. Die Dicke des Einkristall-
Siliziumwafers beträgt normalerweise 625 µm, wenn der
Durchmesser des Wafers 6 Zoll (1 Zoll = 25,4 mm) beträgt. Es
ist eine Trennschicht vorgesehen, die aus einem
Siliziumoxidfilm besteht, der beispielsweise durch Oxidieren
des Substrats 140 bei einer Wärmebehandlung hergestellt wird,
oder ein Siliziumoxidfilm ist, der durch CVD oder dergleichen
abgelagert wird. Die Dicke der Trennschicht beträgt
beispielsweise 1 µm. Der Halbleiterfilm 100 ist ein
polykristalliner Polysiliziumfilm, der auf der Trennschicht
mittels CVD oder dergleichen abgelagert wird. Der
Halbleiterfilm 100 kann ein Halbleiterfilm sein, dessen
elektrische Eigenschaften dadurch verbessert wurden, daß die
Abmessungen der Kristallteilchen vergrößert wurden, durch
Zonenschmelzumkristallisieren oder durch
Festkörperphasenepitaxie.A method of separating the semiconductor film and the substrate from each other will now be described. The substrate 140 consists of silicon, for example in the form of a single-crystal silicon wafer. The thickness of the single crystal silicon wafer is normally 625 µm when the diameter of the wafer is 6 inches (1 inch = 25.4 mm). A separating layer is provided which consists of a
There is a silicon oxide film that is made by, for example, oxidizing the substrate 140 in a heat treatment, or is a silicon oxide film that is deposited by CVD or the like. The thickness of the separation layer is, for example, 1 µm. The semiconductor film 100 is a polycrystalline polysilicon film that is deposited on the separation layer by means of CVD or the like. The semiconductor film 100 may be a semiconductor film whose electrical properties have been improved by increasing the dimensions of the crystal particles, by zone recrystallization or by solid-state phase epitaxy.
Wie aus Fig. 10A hervorgeht, wird zuerst eine Halbleitervorrichtung mit dem voranstehend geschilderten Aufbau in ein Ätzmittel 130A aus beispielsweise Flußsäure eingetaucht, damit das Flußsäureätzmittel 130A durch die Durchgangslöcher 110 eingeführt werden kann, um so die Trennschicht 120 durch Ätzen zu entfernen. Dann wird die Halbleitervorrichtung mit Wasser gewaschen, und dann wird der Zwischenraum zwischen dem Halbleiterfilm 100 und dem Substrat 140 durch Wasser 130B ersetzt, wie in Fig. 10B gezeigt ist. In diesem Zustand wirkt das Wasser 130B wie ein Haftmittel zwischen dem Halbleiterfilm 100 und dem Substrat 140, und verhindert so eine einfache Abtrennung des Halbleiterfilms 100 von dem Substrat 140. Wenn Wasser 130B zwischen dem Halbleiterfilm 100 und dem Substrat 140 dadurch entfernt wird, daß die Halbleitervorrichtung einige Zeit herumsteht, oder diese mittels Wärme getrocknet wird, verhindert der Verbindungszustand, der zwischen dem Halbleiterfilm 100 und dem Substrat 140 herrscht, eine natürliche Abtrennung des Halbleiterfilms 100. As is apparent from FIG. 10A, 130 A is immersed in, for example hydrofluoric acid, so that the fluoric acid etchant can be 130 A inserted through the through holes 110 First, a semiconductor device with the above structure in an etchant so as the release layer removed 120 by etching to. Then, the semiconductor device is washed with water, and then the space between the semiconductor film 100 and the substrate 140 is replaced with water 130 B, as shown in FIG. 10B. In this state, the water 130 B acts as an adhesive between the semiconductor film 100 and the substrate 140 , thus preventing easy separation of the semiconductor film 100 from the substrate 140 . When water 130B between the semiconductor film 100 and the substrate 140 is removed by standing around the semiconductor device for some time or drying it with heat, the connection state that exists between the semiconductor film 100 and the substrate 140 prevents natural separation of the semiconductor film 100 .
Wenn daher auf den Halbleiterfilm 100 entlang der Oberfläche des Substrats 140 eine Horizontalkraft ausgeübt wird, wie durch einen in Fig. 10B dargestellten Pfeil angedeutet ist, und zwar in dem in Fig. 10B gezeigten Zustand, in welchem das Substrat 140 festgehalten wird, dient Wasser 130B zwischen dem Halbleiterfilm 100 und dem Substrat 140 als Gleitmittel, welches es zuläßt, daß der Halbleiterfilm 100 auf dem Substrat 140 gleiten kann. Wie voranstehend erwähnt wird der Halbleiterfilm 100 aus der Position oberhalb des Substrats 140 herausgezogen, so daß der Halbleiterfilm 100 von dem Substrat 146 getrennt wird (siehe Fig. 10C). Das voranstehend geschilderte Verfahren erlaubt es, den Halbleiterfilm 100 in Abschnitte zu unterteilen, die jeweils eine Dicke von 10 µm und Abmessungen von 10 cm × 10 cm aufweisen.Therefore, when a horizontal force is applied to the semiconductor film 100 along the surface of the substrate 140 applied, as will be retained by a in Fig. Arrow shown 10B is indicated, though in and in state of Fig. 10B, in which the substrate 140 is water 130 B between the semiconductor film 100 and the substrate 140 as a lubricant, which allows the semiconductor film 100 to slide on the substrate 140 . As mentioned above, the semiconductor film 100 is pulled out from the position above the substrate 140 so that the semiconductor film 100 is separated from the substrate 146 (see FIG. 10C). The above-described method allows the semiconductor film 100 to be divided into sections each having a thickness of 10 μm and dimensions of 10 cm × 10 cm.
Fig. 11 zeigt schematisch eine konventionelle Herstellungsvorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zur Herstellung der Halbleitervorrichtung. Ähnlich wie das voranstehend geschilderte Verfahren wurde diese Vorrichtung in der japanischen Patentanmeldung Nr. 6-162452 beschrieben. In Fig. 11 bezeichnet das Bezugszeichen 100 einen Halbleiterfilm, 110 ein Durchgangsloch, 140 ein Substrat, 210 einen ersten Behälter, und 211 einen oberen Abschnitt des ersten Behälters 210. Das Bezugszeichen 212 bezeichnet eine Verjüngung des ersten Behälters 210. Das Bezugszeichen 213 bezeichnet einen unteren Abschnitt des ersten Behälters 210. Das Bezugszeichen 300 bezeichnet einen oberen Raum, 310 einen unteren Raum, 400 einen zweiten Behälter, und 410 einen Deckel zum Verschließen des zweiten Behälters 400. Fig. 11 schematically shows a conventional manufacturing device for executing the method for manufacturing the semiconductor device. Similar to the above method, this device has been described in Japanese Patent Application No. 6-162452. In Fig. 11, reference numeral 100 denotes a semiconductor film, 110 a through hole, 140 a substrate, 210 a first container 211 and an upper portion of the first container 210. Reference numeral 212 denotes a taper of the first container 210 . Reference numeral 213 denotes a lower portion of the first container 210 . Reference numeral 300 denotes an upper space, 310 a lower space, 400 a second container, and 410 a lid for closing the second container 400 .
Wenn wie in Fig. 11 gezeigt der Halbleiterfilm 100 größer als das Substrat 140 ist, wird die Breite des unteren Raums 110 so gewählt, daß sie kleiner ist als die Breite des oberen Raums 300, so daß die Einführung des Halbleiterfilms 100 möglich ist, jedoch die Einführung des Substrats 140 gesperrt wird. Da die Kraft zur Befestigung des Halbleiterfilms 100 an dem Substrat 140 verlorengeht, nachdem die Trennschicht durch Ätzen entfernt wurde, wird der Halbleiterfilm 100 infolge der Einwirkung der Schwerkraft entlang der Oberfläche des Substrat 140 zum unteren Raum 310 hin bewegt. Da das Substrat 140 solche Abmessungen hat, daß die Bewegung des Substrats 140 in den unteren Raum 310 gesperrt wird, wird nur der Halbleiterfilm 100 in den unteren Raum 310 bewegt. Hierdurch kann die Trennung des Halbleiterfilms 100 von dem Substrat 140 durchgeführt werden.As shown in Fig. 11, when the semiconductor film 100 is larger than the substrate 140 , the width of the lower space 110 is selected to be smaller than the width of the upper space 300 , so that the insertion of the semiconductor film 100 is possible, however the introduction of the substrate 140 is blocked. Since the force for attaching the semiconductor film 100 to the substrate 140 is lost after the separation layer is removed by etching, the semiconductor film 100 is moved toward the lower space 310 along the surface of the substrate 140 due to the action of gravity. Since the substrate 140 has dimensions such that the movement of the substrate 140 into the lower space 310 is blocked, only the semiconductor film 100 is moved into the lower space 310 . As a result, the semiconductor film 100 can be separated from the substrate 140 .
Da das konventionelle Verfahren und die konventionelle Vorrichtung zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung den voranstehend geschilderten Aufbau aufweisen, führt die Beendigung des Vorgangs zum Ätzen der Trennschicht nicht dazu, daß der Halbleiterfilm und das Substrat vollständig voneinander getrennt sind. Da in vielen Fällen der Halbleiterfilm und das Substrat in enger Berührung miteinander stehen, war das Anlegen einer externen Kraft dazu erforderlich, den Halbleiterfilm und das Substrat vollständig voneinander zu trennen. Ein anderes Problem tritt in der Hinsicht auf, daß die zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Zeit nicht verringert werden kann, und daß die Oberfläche des Halbleiterfilms zu stark aufgerauht wird, da der Halbleiterfilm lange in das Ätzmittel eingetaucht wird. Da die konventionelle Herstellungsvorrichtung nicht die Fähigkeit aufweist, Dampf des Flußsäureätzmittels erneut zu verflüssigen, treten in der Hinsicht Probleme auf, daß die Lebensdauer des Ätzmittels in unerwünschter Weise kurz ist, und daß eine zu hohe Menge an Ätzmittel gebraucht wird. Because the conventional method and the conventional Device for manufacturing a semiconductor device have the structure described above, leads The etching of the interface is not completed that the semiconductor film and the substrate completely are separated from each other. Since in many cases the Semiconductor film and the substrate in close contact standing with each other was the creation of an external force required the semiconductor film and the substrate completely separate from each other. Another problem occurs in the Terms of that to carry out the procedure required time can not be reduced, and that the Surface of the semiconductor film is roughened too much because the semiconductor film is immersed in the etchant for a long time. Since the conventional manufacturing device is not the Has ability to re-vapor the hydrofluoric acid etchant liquefy, problems arise in that the Life of the etchant is undesirably short, and that too much etchant is needed.
Unter Kostengesichtspunkten sind diese Eigenschaften daher nicht zufriedenstellend, wenn der Halbleiterfilm und das Substrat unter Massenproduktionsbedingungen voneinander getrennt werden müssen.From a cost point of view, these properties are therefore not satisfactory if the semiconductor film and that Substrate under mass production conditions from each other must be separated.
Angesichts der voranstehenden Überlegungen besteht ein ersten Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, welche eine glatte Trennung eines Halbleiterfilms und eines Substrats voneinander ermöglichen.In view of the above considerations, there is a first Object of the present invention in the provision of a Method and an apparatus for producing a Semiconductor device which smooth separation of a Enable semiconductor film and a substrate from each other.
Eine zweite Zielrichtung dem vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Verkürzung der Zeit, die zur Fertigstellung des Vorgangs erforderlich ist.A second aspect of the present invention in the provision of a method and an apparatus to reduce the time required to complete the process is required.
Eine dritte Zielrichtung der vorliegenden Erfindung betrifft die Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Verringern des Verbrauchs an Ätzmitteln, um so den Kostenaufwand zu verringern.A third aspect of the present invention relates the provision of a method and an apparatus for Reduce the consumption of etchants, so the Reduce costs.
Gemäß einer Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung zur Verfügung gestellt, welches einen Vorgang aufweist, bei welchem Ätzmittel in Durchgangslöcher eingegeben wird, die in einem Halbleiterfilm vorgesehen sind, der auf einem Substrat über eine Trennschicht angeordnet ist, um die Trennschicht durch Ätzen zu entfernen, um so das Substrat und den Halbleiterfilm voneinander zu trennen, wobei das Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung folgenden Schritt umfaßt: Ätzen der Trennschicht unter Verwendung eines Ätzmittels, welchem ein Zusatzstoff zur Verbesserung der Ätzrate hinzugefügt ist. According to one aspect of the present invention, a Method of manufacturing a semiconductor device for Provided which has an operation at which etchant is put into through holes that are in a semiconductor film are provided on a substrate is arranged over a separation layer around the separation layer by etching so as to remove the substrate and the Separate semiconductor film from each other, the process to manufacture a semiconductor device following step comprises: etching the release layer using a Etchant, which is an additive to improve the Etch rate is added.
Die Trennschicht kann aus einem Siliziumoxidfilm bestehen. Der Halbleiterfilm kann aus Silizium bestehen.The separating layer can consist of a silicon oxide film. The semiconductor film can consist of silicon.
Die Konzentration einer Verunreinigung des p-Typs, die in dem Substrat enthalten ist, kann 1E17 cm-3 oder weniger betragen.The concentration of a p-type impurity contained in the substrate may be 1E17 cm -3 or less.
Die Oberfläche des Halbleiterfilms, der von dem Substrat getrennt wird, kann um 0,1 µm bis 4,0 µm geätzt werden.The surface of the semiconductor film from the substrate separated, can be etched by 0.1 µm to 4.0 µm.
Flußsäurelösung kann als Ätzmittel zum Ätzen der Trennschicht verwendet werden. Als Zusatzstoff kann Ammoniumfluorid verwendet werden.Hydrofluoric acid solution can be used as an etchant to etch the interface be used. Ammonium fluoride can be used as an additive be used.
Ein weiterer Zusatzstoff, der mit dem Ätzmittel reagiert und Blasen bildet, kann während oder nach der Entfernung der Trennschicht hinzugegeben werden, so daß der Halbleiterfilm und das Substrat voneinander getrennt werden. Carbonat oder Bicarbonat kann als dieser Zusatzstoff verwendet werden.Another additive that reacts with the etchant and Blistering can occur during or after removal of the Separating layer are added so that the semiconductor film and the substrate are separated from each other. Carbonate or Bicarbonate can be used as this additive.
Ein kohlenwasserstoffhaltiges oberflächenaktives Mittel kann dem Ätzmittel hinzugefügt werden, welches zum Ätzen der Trennschicht dient, während oder nach dem Entfernen der Trennschicht, so daß der Halbleiterfilm und das Substrat voneinander getrennt werden.A hydrocarbon surfactant can be added to the etchant used to etch the Interface serves during or after the removal of the Separation layer so that the semiconductor film and the substrate be separated from each other.
Die Oberflächen des Halbleiterfilms und des Substrats können geätzt werden, nachdem die Trennschicht entfernt wurde, so daß der Halbleiterfilm und das Substrat voneinander getrennt werden. Ein alkalihaltiges oder aus einer Säuremischung bestehendes Ätzmittel kann zum Ätzen des Halbleiterfilms und des Substrat verwendet werden. Die Trennschicht kann in einem Zustand geätzt werden, in welchem der Halbleiterfilm und das Substrat mechanisch festgelegt sind. The surfaces of the semiconductor film and the substrate can can be etched after the separation layer has been removed, so that the semiconductor film and the substrate are separated will. An alkaline or from an acid mixture existing etchant can be used to etch the semiconductor film and of the substrate can be used. The separation layer can be in one State in which the semiconductor film and the Substrate are mechanically fixed.
Eine Dicke des Halbleiterfilms von 100 µm oder weniger kann gemäß der vorliegenden Erfindung von dem Substrat abgetrennt werden.A thickness of the semiconductor film of 100 µm or less can separated from the substrate according to the present invention will.
Gemäß einer zweiten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung zum Trennen eines Halbleiterfilms, der auf einem Substrat über eine Trennschicht angeordnet ist, von dem Substrat zur Verfügung gestellt, wobei die Vorrichtung zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung aufweist: einen ersten Raum, der solche Abmessungen aufweist, daß er das Substrat aufnehmen kann, an welchem der Halbleiterfilm anhaften kann; einen zweiten Raum, der solche Abmessungen hat, daß er den Halbleiterfilm aufnehmen kann; und einen abgestuften Abschnitt, der durch eine Verjüngung zwischen dem ersten Raum und dem zweiten Raum gebildet wird, wobei die Schwerkraft dazu verwendet wird, den Halbleiterfilm, der eine kleinere Fläche aufweist als das Substrat, von dem ersten Raum in den zweiten Raum während eines Vorgangs zum Trennen des Substrats und des Halbleiterfilms voneinander einzuführen, wobei der Vorgang durchgeführt wird, nachdem die Trennschicht geätzt wurde.According to a second aspect of the present invention is a device for producing a A semiconductor device for separating a semiconductor film, the is arranged on a substrate via a separating layer, from provided the substrate, the device for manufacturing a semiconductor device comprises: a first room, which has such dimensions that it Can record substrate on which the semiconductor film can adhere; a second room of such dimensions has that it can take up the semiconductor film; and one stepped section which is characterized by a taper between the first room and the second room is formed, the Gravity is used to make the semiconductor film, the one has a smaller area than the substrate of the first Space in the second room during a disconnect process of the substrate and the semiconductor film from each other introduce, the process being carried out after the Interface was etched.
Gemäß einer dritten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung zum Trennen eines Halbleiterfilms, der auf einem Substrat über eine Trennschicht angeordnet ist, von dem Substrat zur Verfügung gestellt, wobei die Vorrichtung zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung aufweist: einen ersten Raum, der solche Abmessungen hat, daß er das Substrat aufnehmen kann, an welchem der Halbleiterfilm anhaften kann; einen zweiten Raum mit solchen Abmessungen, daß der Halbleiterfilm aufgenommen werden kann; und einen abgestuften Abschnitt, der durch eine Verjüngung zwischen dem ersten Raum und dem zweiten Raum ausgebildet wird, wobei die Form der Verjüngung des abgestuften Abschnitts eine konvexe Kurve ist, die sich nach oben gegen die Wirkung der Schwerkraft erstreckt, und deren Krümmungsradius doppelt so groß oder größer ist wie bzw. als der Radius des Substrats.According to a third aspect of the present invention is a device for producing a A semiconductor device for separating a semiconductor film, the is arranged on a substrate via a separating layer, from provided the substrate, the device for manufacturing a semiconductor device comprises: a first room that has dimensions such that it is the substrate can record on which the semiconductor film can adhere; a second room with dimensions such that the Semiconductor film can be recorded; and a graded one Section by a taper between the first space and the second space is formed, the shape of the Tapering the stepped portion is a convex curve which go up against the action of gravity extends, and whose radius of curvature is twice as large or is larger than or than the radius of the substrate.
Gemäß einer vierten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung zur Verfügung gestellt, welche aufweist: einen ersten Behälter zur Aufnahme eines Ätzmittels zum Ätzen einer Trennschicht und eines Halbleiterfilms, der auf einem Substrat vorgesehen ist, durch die Trennschicht; einen zweiten abgeschlossenen Behälter zur Aufnahme des ersten Behälters; und eine Rückverflüssigungseinheit zum Rückverflüssigen des Dampfs des Ätzmittels, der in dem zweiten abgedichteten Behälter erzeugt wird, damit so rückverflüssigter Dampf erneut als Ätzmittel verwendet werden kann.According to a fourth aspect of the present invention is a device for producing a Semiconductor device provided which comprises: a first container for receiving an etchant for etching a separation layer and a semiconductor film, the is provided on a substrate through the separation layer; a second closed container for receiving the first container; and a reliquefaction unit for Reliquefying the vapor of the etchant contained in the second sealed container is generated so re-liquefied steam can be used again as an etchant can.
Ein Abfallätzmittelbehandlungsabschnitt, der Säure oder eine Alkalilösung verwendet, kann für ein Ausstoßrohr vorgesehen sein, welches dazu dient, aus dem das Ätzmittel enthaltenden Behälter verbrauchtes Ätzmittel auszustoßen, welches während der Ätzung der Trennschicht erzeugt wird.A waste etchant treatment section, the acid or one Alkali solution used can be provided for a discharge pipe be, which serves from the containing the etchant Eject container used etchant, which during the etching of the separating layer is generated.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Ziele, Vorteile und Merkmale der Erfindung hervorgehen. Es zeigt:The invention is illustrated below with reference to drawings illustrated embodiments explained in more detail what other objectives, advantages and features of the invention emerge. It shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 1 is a schematic representation of a first embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 is a schematic representation of a second embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 3 is a schematic representation of a third embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 4 is a schematic representation of a fourth embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
Fig. 5A, 5B, 5C und 5D schematische Darstellungen einer fünften Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 5A, 5B, 5C and 5D are schematic representations of a fifth embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
Fig. 6A, 6B und 6C schematische Darstellungen einer Vorrichtung zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 6A, 6B and 6C are schematic illustrations of an apparatus for manufacturing a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention;
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 7 is a schematic representation of an apparatus for manufacturing a semiconductor device according to an eighth embodiment of the present invention;
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Figure 8 is a schematic representation of an apparatus for manufacturing a semiconductor device according to a ninth embodiment of the present invention.
Fig. 9 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Figure 9 is a schematic representation of an apparatus for manufacturing a semiconductor device according to the ninth embodiment of the present invention.
Fig. 10A, 10B und 10C schematische Darstellungen eines konventionellen Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung; und FIG. 10A, 10B and 10C are schematic views of a conventional method of manufacturing a semiconductor device; and
Fig. 11 eine schematische Darstellung der konventionellen Vorrichtung zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung. Fig. 11 is a schematic representation of the conventional apparatus for manufacturing a semiconductor device.
Fig. 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, bei welcher die Abhängigkeit der Konzentration von HF₂⁻-Ionen von der Konzentration von Ammoniumfluorid (NH₄F) gezeigt ist. Ein Siliziumoxidfilm (SiO₂), der eine Trennschicht bildet, reagiert mit HF₂⁻-Ionen, so daß H₂SiF₆ und Wasser. (H₂O) gebildet werden. Daher kann die Ätzrate des Siliziumfilms dadurch erhöht werden, daß die Konzentration an HF₂⁻-Ionen in der Flußsäurelösung erhöht wird. In Fig. 1 wird nunmehr ein Fall überlegt, in welchem 6 Mol/Liter Ammoniumfluorid zu Flußsäure von 24 Mol/Liter hinzugefügt wird. In einem Fall, in welchem kein Ammoniumfluorid vorhanden ist (in dem Zustand am linken Ende des Diagramms), beträgt die Konzentration an HF₂⁻-Ionen etwa 2,0 Mol/Liter. Wenn 6 Mol/Liter Ammoniumfluorid hinzugefügt wird, wird die Konzentration der HF₂⁻-Ionen auf etwa 4,5 Mol/Liter angehoben. Nunmehr wird ein anderer Fall überlegt, in welchem 5 Mol/Liter bis 6 Mol/Liter Ammoniumfluorid zu einer 38%-igen Flußsäure hinzugefügt werden. Da eine 38% ige Flußsäure etwa 19 Mol/Liter entspricht, ist der Trend zwischen einem Diagramm für 16 Mol/Liter und einem für 24 Mol/Liter dargestellt. Es wird deutlich, daß die Hinzufügung von 5 bis 6 Mol/Liter Ammoniumfluorid dazu führt, daß die Konzentration an HF₂⁻-Ionen auf das 2-3fache erhöht wird. Die Hinzufügung von Ammoniumfluorid zur Flußsäurelösung ermöglicht eine Erhöhung der Konzentration der HF₂⁻-Ionen in der Flußsäure, was zu einer erhöhten Ätzrate bei dem Siliziumoxidfilm führt. Fig. 1 shows schematically a first embodiment of a method for producing a semiconductor device according to the present invention, in which the dependence of the concentration of HF₂⁻ ions on the concentration of ammonium fluoride (NH₄F) is shown. A silicon oxide film (SiO₂), which forms a separating layer, reacts with HF₂⁻ ions, so that H₂SiF₆ and water. (H₂O) are formed. Therefore, the etching rate of the silicon film can be increased by increasing the concentration of HF₂⁻ ions in the hydrofluoric acid solution. In Fig. 1, a case is now considered in which 6 mol / liter of ammonium fluoride is added to hydrofluoric acid of 24 mol / liter. In a case where ammonium fluoride is not present (in the state at the left end of the diagram), the concentration of HF₂⁻ ions is about 2.0 mol / liter. If 6 mol / liter of ammonium fluoride is added, the concentration of HF₂⁻ ions is raised to about 4.5 mol / liter. Another case is now considered in which 5 mol / liter to 6 mol / liter ammonium fluoride is added to a 38% hydrofluoric acid. Since 38% hydrofluoric acid corresponds to about 19 mol / liter, the trend between a diagram for 16 mol / liter and one for 24 mol / liter is shown. It is clear that the addition of 5 to 6 mol / liter of ammonium fluoride causes the concentration of HF₂⁻ ions to be increased 2-3 times. The addition of ammonium fluoride to the hydrofluoric acid solution enables an increase in the concentration of the HF₂⁻ ions in the hydrofluoric acid, which leads to an increased etching rate in the silicon oxide film.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird Ammoniumfluorid mit 2 bis 7 Mol/Liter der Flußsäurelösung von 2 Mol/Liter oder mehr hinzugefügt. Selbst wenn mehr als 7 Mol/Liter an Ammoniumfluorid der Flußsäurelösung hinzugegeben wird, läßt sich keine weitere Erhöhung der Konzentration der HF₂⁻-Ionen und daher keine weitere Erhöhung der Ätzrate erzielen.In a preferred embodiment, ammonium fluoride with 2 to 7 mol / liter of the hydrofluoric acid solution of 2 mol / liter or more added. Even if more than 7 moles / liter Ammonium fluoride is added to the hydrofluoric acid solution no further increase in the concentration of HF₂⁻ ions and therefore do not achieve a further increase in the etching rate.
Wenn das Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei dem konventionellen Verfahren zum Trennen des Halbleiterfilms und des Substrats voneinander eingesetzt wird, wie in den Fig. 10 und 11 gezeigt, können daher wie voranstehend geschildert der Halbleiterfilm und das Substrat glatt voneinander getrennt werden.Therefore, when the method according to the first embodiment of the present invention is applied to the conventional method for separating the semiconductor film and the substrate from each other as shown in Figs. 10 and 11, the semiconductor film and the substrate can be smoothly separated from each other as described above.
Fig. 2 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen 100 einen Halbleiterfilm, 110 ein Durchgangsloch, 120 eine Trennschicht, 130 ein Ätzmittel und 140 ein Substrat, entsprechend dem konventionellen Aufbau. Das Bezugszeichen 150 bezeichnet CO₂, welches blasenförmig auftritt, infolge einer Reaktion zwischen Flußsäure, die ein Ätzmittel für die Trennschicht bildet und in wäßriger Lösung eingesetzt wird, und Carbonat oder Bicarbonat, welches typischerweise als Zusatzstoff in Pulverform eingesetzt wird. Fig. 2 shows a second embodiment schematically showing the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. In Fig. 2, reference numeral 100 denotes a semiconductor film, 110 a through hole, 120 a separation layer, 130 an etchant, and 140 a substrate, according to the conventional structure. The reference numeral 150 designates CO₂, which occurs in bubbles, as a result of a reaction between hydrofluoric acid, which forms an etchant for the separating layer and is used in aqueous solution, and carbonate or bicarbonate, which is typically used as an additive in powder form.
In vielen Fällen stehen der Halbleiterfilm und das Substrat in enger Berührung miteinander, da eine vollständige Trennung nicht erzielt werden kann, selbst nachdem die Ätzung der Trennschicht beendet ist. Daher ist eine externe Kraft dazu erforderlich, den Halbleiterfilm und das Substrat vollständig voneinander zu trennen. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Fall wird ein Zusatzstoff, beispielsweise NaHCO₃, welches das Auftreten einer Blasenbildungsreaktion mit Flußsäure gestattet, die als Ätzmittel für die Trennschicht dient, hinzugefügt, damit Flußsäure und der Zusatzstoff zwischen dem Halbleiterfilm und dem Substrat miteinander reagieren können, damit CO₂-Blasen erzeugt werden können, und dieser Zusatzstoff kann insoweit dem Ätzmittel hinzugefügt werden, als er nicht die Ätzrate verringert. Dies führt dazu, daß der Spalt oder Abstand zwischen dem Halbleiterfilm und dem Substrat vergrößert werden kann, so daß der Halbleiterfilm und das Substrat vollständig voneinander getrennt werden.In many cases, the semiconductor film and the substrate are in close contact with each other since a complete separation cannot be achieved even after the etching of the separation layer has ended. Therefore, an external force is required to completely separate the semiconductor film and the substrate. In the case shown in Fig. 2, an additive, for example NaHCO₃, which allows the occurrence of a bubble formation reaction with hydrofluoric acid, which serves as an etchant for the separating layer, is added so that hydrofluoric acid and the additive can react with one another between the semiconductor film and the substrate, so that CO₂ bubbles can be generated, and this additive can be added to the etchant insofar as it does not reduce the etching rate. As a result, the gap or distance between the semiconductor film and the substrate can be increased, so that the semiconductor film and the substrate are completely separated from each other.
Wie voranstehend geschildert können bei der soeben beschriebenen zweiten Ausführungsform der Halbleiterfilm und das Substrat noch verläßlicher voneinander als bei der ersten Ausführungsform getrennt werden.As described above at the just described second embodiment of the semiconductor film and the substrate more reliable from each other than the first Embodiment can be separated.
Fig. 3 zeigt schematisch eine dritte Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. In Fig. 3 bezeichnet das Bezugszeichen 160 einen Zustand, in welchem die Benetzbarkeit verbessert wurde. Es wird darauf hingewiesen, daß gleiche oder entsprechende Elemente wie bei der zweiten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden, und insoweit hier keine erneute Beschreibung erfolgt. Fig. 3 shows a third embodiment, schematically showing the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. In Fig. 3, reference numeral 160 denotes a state in which the wettability has been improved. It should be noted that the same or corresponding elements as in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and so far no description is given here.
In Fig. 3 wird ein kohlenwasserstoffhaltiges oberflächenaktives Mittel, beispielsweise Alkylbenzolnatriumsulfonat, direkt dem Ätzmittel für die Trennschicht hinzugefügt, oder hinzugefügt, nachdem der Vorgang zum Ätzen der Trennschicht und ein Waschvorgang mit Wasser durchgeführt wurden, so daß die Lösung einfach in den Spalt zwischen dem Halbleiterfilm und dem Substrat eindringen kann. Dies führt dazu, daß der Spalt vergrößert werden kann, um so den Halbleiterfilm und das Substrat vollständig voneinander zu trennen. Daher lassen sich ähnliche Auswirkungen erzielen wie jene, die bei der zweiten Ausführungsform erreicht werden können. Obwohl der Berührungswinkel, der die freie Energie der Feststoff- Flüssigkeitsgrenzfläche angibt, normalerweise etwa 70° beträgt, verringert ihn die Hinzufügung des oberflächenaktiven Mittels auf etwa 30°, was dazu führt, daß ein vollständig benetzter Zustand erreicht wird. Das oberflächenaktive Mittel kann insoweit hinzugefügt werden, als es nicht die Ätzrate von HF verringert.In Fig. 3, a hydrocarbonaceous surfactant, such as alkylbenzene sodium sulfonate, is added directly to the etchant for the separation layer, or after the separation etching process and water washing are performed, so that the solution simply falls into the gap between the semiconductor film and can penetrate the substrate. As a result, the gap can be enlarged so as to completely separate the semiconductor film and the substrate. Therefore, effects similar to those that can be achieved in the second embodiment can be obtained. Although the contact angle, which is indicative of the free energy of the solid-liquid interface, is normally about 70 °, the addition of the surfactant reduces it to about 30 °, resulting in a fully wetted state. The surfactant can be added insofar as it does not reduce the etch rate of HF.
Fig. 4 zeigt schematisch eine vierte Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. In Fig. 4 bezeichnet das Bezugszeichen 170 Blasen, die erzeugt werden, wenn der Halbleiterfilm und das Substrat geätzt werden. Es wird darauf hingewiesen, daß gleiche oder entsprechende Elemente wie bei der zweiten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden, und daher hier keine erneute Beschreibung erfolgt. Fig. 4 shows a fourth embodiment schematically shows a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. In Fig. 4, reference numeral 170 denotes bubbles which are generated when the semiconductor film and the substrate are etched. It should be noted that the same or corresponding elements as in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and therefore no description is given here again.
Wenn der Halbleiterfilm und das Substrat geätzt sind, nachdem die Ätzung der Trennschicht und das Waschen mit Wasser durchgeführt wurden, bilden sich Blasen 170, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Die Blasen 170 erweitern den Spalt zwischen dem Halbleiterfilm und dem Substrat, so daß diese vollständig voneinander getrennt sind. Dies führt dazu, daß ein ähnlicher Effekt wie jener erzielt werden kann, der bei der zweiten Ausführungsform erreicht werden kann. Das Ätzmittel zum Ätzen des Halbleiterfilms und des Substrats kann eine Alkalilösung aus Kaliumhydroxid oder Natriumhydroxid sein; eine gemischte Säure aus Flußsäure und Salpetersäure; oder eine gemischte Säure, die dadurch erhalten wird, daß zumindest entweder Weinsäure, Phosphorsäure, Schwefelsäure oder Wasserstoffperoxydlösung der Säuremischung aus Flußsäure und Salpetersäure hinzugefügt wird. Dies führt dazu, daß eine Blasenbildung in Form von Stickoxid oder dergleichen hervorgerufen wird.When the semiconductor film and the substrate are etched after the separation layer is etched and washed with water, bubbles 170 form as shown in FIG. 4. The bubbles 170 widen the gap between the semiconductor film and the substrate so that they are completely separated. As a result, an effect similar to that which can be achieved in the second embodiment can be obtained. The etchant for etching the semiconductor film and the substrate may be an alkali solution of potassium hydroxide or sodium hydroxide; a mixed acid of hydrofluoric acid and nitric acid; or a mixed acid obtained by adding at least either tartaric acid, phosphoric acid, sulfuric acid or hydrogen peroxide solution to the acid mixture of hydrofluoric acid and nitric acid. As a result, blistering in the form of nitrogen oxide or the like is caused.
Wenn KOH-Lösung als Alkalilösung verwendet wird, wird eine wäßrige Lösung, die 20 Gew.-% KOH enthält, auf 80°C erhitzt, wobei die Ätzrate für Silizium 1,2 µm/min beträgt, während Sauerstoffgas erzeugt wird, um die Trennung zwischen dem Halbleiterfilm und dem Substrat zu verbessern.When KOH solution is used as the alkali solution, one becomes heated aqueous solution containing 20% by weight KOH to 80 ° C, wherein the etching rate for silicon is 1.2 µm / min, while Oxygen gas is generated to the separation between the Improve semiconductor film and the substrate.
Si + 2KOH + H₂O→K₂SiO₃ + 2H₂ ↑Si + 2KOH + H₂O → K₂SiO₃ + 2H₂ ↑
Im Falle der Verwendung des Säuremischung aus HF und HNO₃, werden ein Teil aus 50%-iger Flußsäure und neun Teile aus 69%-iger Salpetersäure miteinander vermischt, wobei die Ätzrate für Silizium 3,0 µm/min bei einer Temperatur der Lösung von 40°C beträgt, und ein Stickoxidgas erzeugt wird, um die Trennung zwischen dem Halbleiterfilm und dem Substrat zu fördern.In the case of using the acid mixture of HF and HNO₃, become a part from 50% hydrofluoric acid and nine parts from 69% Nitric acid mixed together, the etching rate for silicon 3.0 µm / min at a solution temperature of Is 40 ° C, and a nitrogen oxide gas is generated to the Separation between the semiconductor film and the substrate too promote.
3Si + 18HF + 4HNO₃→3H₂SiF₆ + 4NO↑ + 8H₂O3Si + 18HF + 4HNO₃ → 3H₂SiF₆ + 4NO ↑ + 8H₂O
Die Fig. 5A bis 5D zeigen schematisch eine fünfte Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Materialien des Substrats sind Einkristallsiliziummaterialien. Das Bezugszeichen 141 bezeichnet ein p⁻-Substrat in Fig. 5A, 142 bezeichnet ein p⁺- Substrat in Fig. 5B, 143 bezeichnet ein n⁻-Substrat in Fig. 5C, 144 bezeichnet ein n⁺-Substrat in Fig. 5D, 700 bezeichnet eine Beschädigung, die bei dem p⁻-Substrat in Fig. 5A hervorgerufen wird, 710 bezeichnet eine Beschädigung, die bei dem p⁺-Substrat in Fig. 5B hervorgerufen wird, 720 bezeichnet eine Beschädigung, die bei dem n⁻-Substrat in Fig. 5C hervorgerufen wird, und 730 bezeichnet eine Beschädigung, die bei dem n⁺-Substrat in Fig. 5D auftritt. Die Definitionen sind so gewählt, daß das p⁻-Substrat ein Substrat ist, welches Verunreinigung des p- Typs in einer Konzentration von 1E17 cm-3 oder weniger enthält, das p⁺-Substrat ein Substrat ist, welches Verunreinigung des p-Typs in einer Konzentration von 1E18 cm-3 oder mehr enthält, das n⁻-Substrat ein Substrat ist, welches Verunreinigung des n-Typs in einer Konzentration von 1E17 cm-3 oder weniger enthält, und das n⁺-Substrat ein Substrat ist, welches Verunreinigung des n-Typs in einer Konzentration von 1E18 cm-3 oder mehr enthält. Wenn alle vier Arten an Siliziumsubstraten etwa 8 Stunden lang in 50%-ige Flußsäure eingetaucht wurden, ergab sich das Ergebnis, daß das Ausmaß der Beschädigungen in folgender absteigender Reihenfolge auftrat: n⁺-Substrat, n⁻-Substrat, p⁺-Substrat und p⁻- Substrat. Die "Beschädigung" bedeutet eine Beeinträchtigung der Oberfläche des Einkristallsiliziumsubstrats auf solche Weise, daß diese Poren aufweist, nachdem das Einkristallsiliziumsubstrat längere Zeit in die Flußsäurelösung eingetaucht war. Insbesondere werden die Oberflächen des p⁺-Substrats, des n⁻-Substrats und des p⁺- Substrats beträchtlich beschädigt. Wenn die dünnen Filme der voranstehend genannten Arten bei einer Energieerzeugungsschicht einer Solarzelle eingesetzt werden, bei welcher eine Mustererzeugung eines Bereichs mit einer Breite in der Größenordnung von einigen 10 µm während des Vorgangs zur Ausbildung von Elektroden durchgeführt wird, der nach Abtrennung des Dünnfilms durchgeführt wird, kann infolge der zu starken Oberflächenbeschädigung der Mustererzeugungsvorgang nicht ordnungsgemäß durchgeführt werden. Andererseits kann, da das p⁻-Substrat gemäß der vorliegenden Ausführungsform nicht wesentlich beschädigt wird, eine ordnungsgemäße Musterbildung durchgeführt werden. Daraus läßt sich ersehen, daß ein zufriedenstellender Effekt erzielt werden kann, wenn Silizium, bei welchem die Konzentration an Verunreinigungen wie beispielsweise Bor auf 1E17 cm-3 oder niedriger eingestellt wird, in einem Fall verwendet wird, wenn Silizium zur Ausbildung des Substrats und des Halbleiterfilms verwendet wird. FIGS. 5A to 5D schematically show a fifth embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. The materials of the substrate are single crystal silicon materials. Reference numeral 141 denotes a p⁻ substrate in Fig. 5A, 142 denotes a p⁺ substrate in Fig. 5B, 143 denotes an n⁻ substrate in Fig. 5C, 144 denotes an n⁺ substrate in Fig. 5D, 700 denotes a damage caused to the p⁻ substrate in FIG. 5A, 710 denotes a damage caused to the p in substrate in FIG. 5B, 720 denotes a damage caused to the n 720 substrate is caused in Fig. 5C, and 730 denotes a damage which, in the N + substrate in Fig. 5D occurs. The definitions are chosen so that the p⁻ substrate is a substrate which contains p-type impurity in a concentration of 1E17 cm -3 or less, the p⁺ substrate is a substrate which contains p-type contamination in contains a concentration of 1E18 cm -3 or more, the n⁻ substrate is a substrate containing n-type impurity in a concentration of 1E17 cm -3 or less, and the n⁺ substrate is a substrate which is impurity of the n-type in a concentration of 1E18 cm -3 or more. When all four types of silicon substrates were immersed in 50% hydrofluoric acid for about 8 hours, the result was that the extent of the damage occurred in the following descending order: n⁺ substrate, n⁻ substrate, p⁺ substrate, and p⁻ substrate. The "damage" means deterioration of the surface of the single crystal silicon substrate such that it has pores after the single crystal silicon substrate has been immersed in the hydrofluoric acid solution for a long time. In particular, the surfaces of the p⁺ substrate, the n⁻ substrate and the p⁺ substrate are considerably damaged. When the thin films of the above types are used in an energy generation layer of a solar cell in which patterning of an area having a width on the order of several tens of µm is performed during the electrode formation process performed after the thin film is separated, the pattern creation process cannot be performed properly due to excessive surface damage. On the other hand, since the p⁻ substrate according to the present embodiment is not significantly damaged, proper patterning can be performed. From this, it can be seen that a satisfactory effect can be obtained when silicon in which the concentration of impurities such as boron is set to 1E17 cm -3 or lower is used in a case when silicon is used to form the substrate and the semiconductor film is used.
Wie voranstehend geschildert kann gemäß der fünften Ausführungsform eine Halbleitervorrichtung erhalten werden, die den Halbleiterfilm und das Substrat enthält, deren Oberflächen ausreichend gegen Beschädigungen geschützt werden können, und deren Musterbildung in zufriedenstellender Weise durchgeführt werden kann.As described above, according to the fifth Embodiment of a semiconductor device can be obtained which contains the semiconductor film and the substrate whose Protect surfaces sufficiently against damage can, and their pattern formation in a satisfactory manner can be carried out.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird nunmehr ein Verfahren zum Entfernen der beschädigten Schicht geschildert, die bei der fünften Ausführungsform beschrieben wurde. Hierbei wird ein Halbleiterfilm, dessen Oberfläche durch das Ätzmittel für die Trennschicht beschädigt wurde, in einer Tiefe von 0,1 µm bis 4,0 µm geätzt, und dann der folgenden Behandlung unterworfen. Im vorliegenden Fall wird beispielsweise eine Kaliumhydroxidlösung mit 20% bei einer Temperatur von 18°C als Ätzmittel zum Ätzen der beschädigten Schichten verwendet. Wenn die Dicke der beschädigten Schicht etwa 0,05 µm beträgt, kann die Ätzung in einem Zeitraum von etwa 0,1 Minuten bis 3 Minuten durchgeführt werden.In the present embodiment, is now a Described method for removing the damaged layer, described in the fifth embodiment. Here, a semiconductor film whose surface is covered by the Etchant for the interface was damaged in one Etched depth from 0.1 µm to 4.0 µm, and then the following Subjected to treatment. In the present case for example a potassium hydroxide solution with 20% at one Temperature of 18 ° C as an etchant for etching the damaged Layers used. If the thickness of the damaged layer is approximately 0.05 µm, the etching can take place in a period of about 0.1 minutes to 3 minutes.
Die Fig. 6A bis 6C sind schematische Darstellungen einer siebten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. In den Fig. 6A bis 6C bezeichnet das Bezugszeichen 200 eine Aufspannvorrichtung zur Festlegung eines Halbleiterfilms und eines Substrats in der Richtung der Dicke der Halbleitervorrichtung. Wenn die Trennschicht geätzt wird, wird die Kontaktfläche zwischen dem Halbleiterfilm und dem Substrat sowie der Trennschicht verkleinert. Dies führt dazu, daß eine kleine äußere Kraft, beispielsweise eine Verschwenkung, Blasenbildung, oder die inneren Spannungen des Halbleiterfilms, manchmal den Halbleiterfilm oder das Substrat während des Vorgangs der Ätzung der Trennschicht beschädigt, insbesondere unmittelbar vor Beendigung des Ätzvorgangs, wenn die Restfläche der Trennschicht 1 mm² oder weniger beträgt. Wenn der Halbleiterfilm und das Substrat mit einem Druck von 1 kg/cm² befestigt werden, der in der Richtung der Dicke des Halbleiterfilms und des Substrats einwirkt, können der Halbleiterfilm und das Substrat voneinander getrennt werden, ohne daß während des Vorgangs der Ätzung der Trennschicht eine Beschädigung auftritt. FIGS. 6A to 6C are schematic representations of a seventh embodiment of an apparatus for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. In FIGS. 6A to 6C, reference numeral 200 denotes a jig for fixing a semiconductor film and a substrate in the thickness direction of the semiconductor device. When the separation layer is etched, the contact area between the semiconductor film and the substrate and the separation layer is reduced. As a result, a small external force, such as swinging, bubbling, or the internal stresses of the semiconductor film, sometimes damages the semiconductor film or the substrate during the etching process of the separating layer, especially immediately before the etching process is finished, when the remaining surface of the separating layer Is 1 mm² or less. When the semiconductor film and the substrate are fixed with a pressure of 1 kg / cm² which acts in the direction of the thickness of the semiconductor film and the substrate, the semiconductor film and the substrate can be separated from each other without causing the separation layer to be etched Damage occurs.
Wie voranstehend geschildert können gemäß der siebten Ausführungsform der Halbleiterfilm und das Substrat dagegen geschützt werden, während des Ätzvorgangs beschädigt zu werden, und können der Halbleiterfilm und das Substrat glatt voneinander getrennt werden.As described above, according to the seventh Embodiment of the semiconductor film and the substrate against it to be protected, damaged during the etching process and the semiconductor film and the substrate can be smooth be separated from each other.
Fig. 7 zeigt schematisch eine achte Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. In Fig. 7 bezeichnet das Bezugszeichen 100 einen Halbleiterfilm, und 110 ein in dem Halbleiterfilm 100 vorgesehenes Durchgangsloch. Das Bezugszeichen 140 bezeichnet ein Substrat, 210 einen ersten Behälter, und 211 einen oberen Abschnitt des ersten Behälters 210. Das Bezugszeichen 212 bezeichnet eine Verjüngung, die bei dem ersten Behälter 210 vorgesehen ist. Das Bezugszeichen 213 bezeichnet einen unteren Abschnitt des ersten Behälters 210. Das Bezugszeichen 300 bezeichnet einen oberen Raum, und 310 einen unteren Raum. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von dem konventionellen Beispiel hauptsächlich in Bezug auf die Form der Verjüngung 212. Nunmehr wird der Betriebsablauf bei dieser Ausführungsform beschrieben. Wenn wie in Fig. 7 gezeigt der Halbleiterfilm 100 kleiner ist als das Substrat 140, ist die Breite des unteren Raums 310 so gewählt, daß sie kleiner ist als die Breite des oberen Raums 300, so daß die Einführung des Halbleiterfilms 100 möglich ist, jedoch die Einführung des Substrat 140 gesperrt wird. Da die Kraft zum Befestigen des Halbleiterfilms 100 an dem Substrat 140 verlorengeht, nachdem die Trennschicht durch Ätzen entfernt wurde, wird der Halbleiterfilm 100 infolge der Einwirkung der Schwerkraft entlang der Oberfläche des Substrats 140 zum unteren Raum 310 hin bewegt. Da das Substrat 140 solche Abmessungen aufweist, daß die Bewegung dem Substrats 140 in den unteren Raum 310 gesperrt ist, wild nur der Halbleiterfilm 100 in den unteren Raum 310 hineinbewegt. Auf diese Weise kann die Trennung des Halbleiterfilms 100 von dem Substrat 140 durchgeführt werden, ähnlich wie bei dem konventionellen Beispiel. Die Verjüngung, welche die Verbindung zwischen dem oberen Raum 300 und dem unteren Raum 310 bildet, und bei dem konventionellen Beispiel geradlinig ist, ist bei der vorliegenden Ausführungsform kurvenförmig. Es wurde bestätigt, daß die bevorzugte Form für die Verjüngung eine konvexe Kurve darstellt, die entgegen der Schwerkraftrichtung nach oben verläuft, und deren Krümmungsradius doppelt so groß oder größer ist als der Radius des Substrats. Fig. 7 shows schematically an eighth embodiment of the apparatus for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. In Fig. 7, reference numeral 100 denotes a semiconductor film, and 110 a provided in the semiconductor film 100 through hole. Numeral 140 denotes a substrate, 210 a first container, and 211 an upper portion of the first container 210 . Reference numeral 212 denotes a taper provided in the first container 210 . Reference numeral 213 denotes a lower portion of the first container 210 . Reference numeral 300 denotes an upper room, and 310 a lower room. The present embodiment differs from the conventional example mainly in the shape of the taper 212 . The operation in this embodiment will now be described. As shown in FIG. 7, if the semiconductor film 100 is smaller than the substrate 140 , the width of the lower space 310 is selected to be smaller than the width of the upper space 300 , so that the insertion of the semiconductor film 100 is possible, however the introduction of the substrate 140 is blocked. Since the force for attaching the semiconductor film 100 to the substrate 140 is lost after the separation layer is removed by etching, the semiconductor film 100 is moved toward the lower space 310 along the surface of the substrate 140 due to the action of gravity. Since the substrate 140 has dimensions such that the movement of the substrate 140 into the lower space 310 is blocked, only the semiconductor film 100 moves wildly into the lower space 310 . In this way, the separation of the semiconductor film 100 from the substrate 140 can be performed, similarly to the conventional example. The taper that forms the connection between the upper space 300 and the lower space 310 , and is straight in the conventional example, is curved in the present embodiment. It has been confirmed that the preferred shape for the taper is a convex curve that goes upward against the direction of gravity, and whose radius of curvature is twice as large or larger than the radius of the substrate.
Wie voranstehend geschildert kann gemäß der achten Ausführungsform eine Vorrichtung erhalten werden, welche optimal den Halbleiterfilm und das Substrat voneinander trennt, ähnlich wie bei der ersten bis vierten Ausführungsform.As described above, according to the eighth Embodiment a device can be obtained optimally the semiconductor film and the substrate from each other separates, similar to the first to fourth Embodiment.
Fig. 8 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 8 bezeichnet das Bezugszeichen 500 eine Funktionseinrichtung zur Rückverflüssigung von Dampf aus dem Ätzmittel, und 510 bezeichnet einen Abfallätzmittelbehandlungsabschnitt. Gleiche oder ähnliche Bauteile wie bei dem konventionellen Beispiel sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und insoweit erfolgt hier keine erneute Beschreibung. Fig. 9 zeigt als Diagramm die Beziehung zwischen der Konzentration an Flußsäure und dem Dampfdurck der Flußsäure. Fig. 8 shows a device for manufacturing a semiconductor device schematically shows according to a ninth embodiment of the present invention. In Fig. 8, reference numeral 500 denotes a functional device for reliquefying steam from the etchant, and 510 denotes a waste etchant treatment section. The same or similar components as in the conventional example are denoted by the same reference numerals, and the description is not repeated here. Fig. 9 is a graph showing the relationship between the concentration of hydrofluoric acid and the vapor pressure of the hydrofluoric acid.
Flußsäurelösung zum Einsatz als Ätzmittel für die Trennschicht weise einen Dampfdruck von einigen 10 Torr auf, selbst wenn die Temperatur etwa 40°C beträgt, in einem Fall, in welchem die Temperatur von beispielsweise 50%-iger Flußsäure wie in Fig. 9 gezeigt erhöht wurde (es wird darauf hingewiesen, daß der Dampfdruck von H₂O bei 100°C, also der Dampfdruck beim Sieden des Wassers, 760 Torr beträgt). Wie in Fig. 8 gezeigt, wird daher beispielsweise eine Kühlschlange als Funktionseinrichtung 500 zur Rückverflüssigung des Dampfs verwendet, die oberhalb des Flüssigkeitspegels des Ätzmittels angeordnet ist, und ist der zweite Behälter als abgedichteter Behälter ausgebildet, so daß Dampf aus Flußsäure mit ausreichendem Wirkungsgrad rückverflüssigt wird. Die rückverflüssigte Lösung wird erneut als Ätzmittel eingesetzt, um so Ätzmittel zu sparen.Hydrofluoric acid solution for use as an etchant for the separation layer has a vapor pressure of several tens of torr even if the temperature is about 40 ° C in a case where the temperature of, for example, 50% hydrofluoric acid has been increased as shown in FIG. 9 (It is pointed out that the vapor pressure of H₂O at 100 ° C, ie the vapor pressure when boiling the water, is 760 Torr). As shown in Fig. 8, therefore, a cooling coil is used as the functional device 500 for reliquefying the steam, which is arranged above the liquid level of the etchant, and the second container is designed as a sealed container, so that steam from hydrofluoric acid is reliquefied with sufficient efficiency . The re-liquefied solution is used again as an etchant in order to save the etchant.
Weiterhin ist die voranstehend geschilderte Herstellungsvorrichtung mit einem Abfallätzmittelbehandlungsabschnitt 510 zur Behandlung von Abfallätzmittel versehen, wie in Fig. 8 gezeigt ist. Da das Abfallätzmittel, welches von der Vorrichtung zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung ausgestoßen wird, Staub oder feine Teilchen enthält, die von den Enden des Halbleiterfilms oder Enden des Substrats während es Vorgangs der Ätzung der Trennschicht erzeugt werden, ist der Abfallätzmittelbehandlungsabschnitt 510 für das Ätzmittelausstoßrohr zur Entsorgung des Ätzmittels vorgesehen, wobei der Abfallätzmittelbehandlungsabschnitt 510 eine Säure oder Lauge enthält, welche den Staub bzw. die feinen Teilchen auflösen kann. Daher wird das Abfallätzmittel neutralisiert und harmlos gemacht, bevor das Abfallätzmittel zur Außenseite der Vorrichtung ausgestoßen wird. Wenn Silizium zur Ausbildung des Substrats und des Halbleiterfilms verwendet wird, wird als Abfallätzmittelbehandlungsmittel Fluorstickstoffsäurelösung oder Kaliumhydroxidlösung verwendet.Furthermore, the above-mentioned manufacturing apparatus is provided with a waste etchant treatment section 510 for treating waste etchant, as shown in FIG. 8. Since the waste etchant discharged from the semiconductor device manufacturing apparatus contains dust or fine particles generated from the ends of the semiconductor film or ends of the substrate during the process of etching the separation layer, the waste etchant treatment section 510 is for the etchant discharge pipe for disposal of the etchant is provided, wherein the waste etchant treatment section 510 contains an acid or alkali that can dissolve the dust or the fine particles. Therefore, the waste etchant is neutralized and made harmless before the waste etchant is expelled to the outside of the device. When silicon is used to form the substrate and the semiconductor film, fluorine nitrogen acid solution or potassium hydroxide solution is used as the waste etchant treatment agent.
Wie voranstehend geschildert kann bei der neunten Ausführungsform eine Vorrichtung zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung erhalten werden, durch welche das Ausmaß des Ätzmittelverbrauchs verringert werden kann, und daher die Herstellungskosten. Darüber hinaus kann eine Verstopfung des Abfallätzmittelauslaßrohrs verhindert werden, die von während des Ätzvorgangs erzeugtem Staub herrühren, und kann das Abfallätzmittel neutralisiert und harmlos gemacht werden, so daß eine sichere Vorrichtung zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung erhalten wird.As described above, the ninth Embodiment an apparatus for producing a Semiconductor device can be obtained by which the Extent of etchant consumption can be reduced, and hence the manufacturing cost. In addition, a Blockage of the waste etchant outlet pipe can be prevented, resulting from dust generated during the etching process, and can neutralize the waste etchant and harmlessly be made so that a safe device for Manufacturing a semiconductor device is obtained.
Obwohl die erste bis zehnte Ausführungsform in Bezug auf eine Anordnung beschrieben wurden, bei welcher Silizium als Material für den Halbleiterfilm 100 und das Substrat 140 verwendet wird, und ein Siliziumoxidfilm als Trennschicht 120 verwendet wird, kann GaAs statt Silizium eingesetzt werden, und AlAs statt des Siliziumoxidfilms verwendet werden, wenn das Ätzmittel Flußsäure ist, um ähnliche Auswirkungen wie jene zu erhalten, die bei der ersten bis zehnten Ausführungsform erzielt werden können.Although the first to tenth embodiments have been described with respect to an arrangement in which silicon is used as the material for the semiconductor film 100 and the substrate 140 and a silicon oxide film is used as the separation layer 120 , GaAs can be used instead of silicon, and AlAs instead Silicon oxide films are used when the etchant is hydrofluoric acid to have effects similar to those that can be obtained in the first through tenth embodiments.
Zwar wurde die Erfindung in ihren bevorzugten Ausführungsformen mit bestimmten Einzelheiten geschildert, jedoch wird darauf hingewiesen, daß sich bestimmte konstruktive Einzelheiten sowie Kombinationen und Anordnungen von Teilen ändern lassen, ohne vom Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen, die sich aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen ergeben und von den beigefügten Patentansprüchen umfaßt sein sollen.While the invention has been preferred in its Embodiments described with certain details, however, it is noted that certain constructive details as well as combinations and arrangements let parts change without changing the nature and scope of the Invention deviate from the entirety of available registration documents and by the attached claims are to be included.
Claims (20)
Bereitstellung eines ersten Raums, der solche Abmessungen aufweist, daß er das Substrat mit dem daran anhaftenden Halbleiterfilm aufnehmen kann;
Bereitstellung eines zweiten Raums, der solche Abmessungen aufweist, daß er den Halbleiterfilm aufnehmen kann; und
Bereitstellung eines Verbindungsabschnitts, der durch Verjüngung der Breite seiner Verbindung zwischen dem ersten Raum und dem zweiten Raum vorgesehen ist, auf solche Weise, daß nur der Halbleiterfilm, dessen Fläche kleiner ist als jene des Substrats, von dem ersten Raum in den zweiten Raum hindurchgelangen kann, infolge des Einwirkens der Schwerkraft während eines Vorgangs zum Trennen des Substrats und des Halbleiterfilms voneinander, nachdem die Trennschicht geätzt wurde.15. A method for producing a semiconductor device according to claim 1, characterized by the following steps:
Providing a first space having dimensions such that it can accommodate the substrate with the semiconductor film adhered thereto;
Provision of a second room which is of such dimensions that it can accommodate the semiconductor film; and
Providing a connection portion provided by tapering the width of its connection between the first space and the second space in such a manner that only the semiconductor film whose area is smaller than that of the substrate can pass from the first space into the second space , due to the action of gravity during a process of separating the substrate and the semiconductor film from one another after the separation layer has been etched.
einen ersten Raum, der solche Abmessungen aufweist, daß er das Substrat aufnehmen kann, an welchem der Halbleiterfilm anhaftet;
einen zweiten Raum, der solche Abmessungen aufweist, daß er den Halbleiterfilm aufnehmen kann; und
einen Verbindungsabschnitt, der durch Verjüngung seiner Verbindungsbreite zwischen dem ersten Raum und dem zweiten Raum vorgesehen ist, wobei
die Form der Verjüngung des Verbindungsabschnitts eine konvexe Kurve ist, die gegen die Wirkung der Schwerkraft nach oben verläuft, und deren Krümmungsradius doppelt so groß oder größer ist wie bzw. als der Radius des Substrats.17. A device for manufacturing a semiconductor device for separating a semiconductor film provided on a substrate via a separation layer from the substrate using the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the device for manufacturing the semiconductor device comprises:
a first space that is sized to accommodate the substrate to which the semiconductor film adheres;
a second space which is sized to accommodate the semiconductor film; and
a connection portion provided by tapering its connection width between the first space and the second space, wherein
the shape of the taper of the connecting portion is a convex curve that goes up against the action of gravity, and whose radius of curvature is twice as large or larger than or than the radius of the substrate.
einen ersten Behälter zur Aufnahme eines Ätzmittels zum Ätzen einer Trennschicht und eines Halbleiterfilms, der auf einem Substrat vorgesehen ist, durch die Trennschicht;
einen zweiten abgedichteten Behälter zur Aufnahme des ersten Behälters; und
eine Rückverflüssigungseinheit zur Rückverflüssigung des Ätzmitteldampfs, der in dem zweiten abgedichteten Behälter erzeugt wird, so daß rückverflüssigter Dampf als Ätzmittel verwendet werden kann.19. A device for manufacturing a semiconductor device using the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, comprising:
a first container for containing an etchant for etching a separation layer and a semiconductor film provided on a substrate through the separation layer;
a second sealed container for receiving the first container; and
a reliquefaction unit for reliquefying the etchant vapor generated in the second sealed container so that reliquefied vapor can be used as the etchant.
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